本實用新型屬于電動汽車空調(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體提供一種用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)汽車的空調(diào)系統(tǒng)中，乘員艙采暖利用的是發(fā)動機冷卻散發(fā)的熱量，其水溫較高，暖風效果較好；乘員艙制冷利用的是壓縮機驅(qū)動制冷劑回路，通過壓力變化和相變換熱達到降溫效果。

但是，在純電動汽車中，由于純電動車動力總成冷卻液溫度需要控制得相對較低，無法提供較好的暖風效果。當前純電動車空調(diào)系統(tǒng)，乘員艙采暖通常采用電加熱器作為熱源，產(chǎn)生的熱源通過鼓風機吹入乘員艙內(nèi)；乘員艙制冷通常采用電動壓縮機驅(qū)動制冷劑回路，通過蒸發(fā)器的蒸發(fā)作用換熱，對乘員艙進行降溫。兩個系統(tǒng)通常是相互獨立、各自工作的，并且集成度不高、效率較低、功耗大，嚴重地縮短了電動汽車的續(xù)航里程。

相應地，本領(lǐng)域需要一種新的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決在保證乘員艙采暖和制冷性能的同時如何降低空調(diào)系統(tǒng)的功耗和提升電動汽車續(xù)航里程的問題，本實用新型提供了一種用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括并聯(lián)的車載空調(diào)回路和動力設(shè)備冷卻回路；所述車載空調(diào)回路包括依次首尾相接的壓縮機、第一冷凝器、第二冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器；所述動力設(shè)備冷卻回路包括依次首尾相接的動力總成、散熱器和三通控制閥以及選擇性地連接到所述三通控制閥與所述動力總成之間的所述第一冷凝器。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述三通控制閥能夠在第一通路與第二通路之間切換，當切換到所述第一通路時，所述第一冷凝器被接入所述動力設(shè)備冷卻回路中；當切換到所述第二通路時，所述第一冷凝器被從所述動力設(shè)備冷卻回路中去除。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括制冷風扇，所述制冷風扇鄰近所述蒸發(fā)器設(shè)置，用于將所述蒸發(fā)器周圍的冷風吹向車內(nèi)的乘員艙或者吹向車外。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括制熱風扇，所述制熱風扇鄰近所述第二冷凝器設(shè)置，用于將所述第二冷凝器周圍的熱風吹向車內(nèi)的乘員艙。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一冷凝器是液冷式冷凝器；并且/或者所述第二冷凝器是氣冷式冷凝器。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述動力設(shè)備冷卻回路還包括鄰近所述散熱器設(shè)置的散熱器風扇，所述散熱器風扇用于增強所述散熱器內(nèi)部與外部的熱交換；并且/或者所述動力設(shè)備冷卻回路還包括用于使所述動力設(shè)備冷卻回路內(nèi)的冷卻液循環(huán)流動的第一循環(huán)泵；并且/或者所述車載空調(diào)回路還包括用于使所述車載空調(diào)回路內(nèi)的冷媒循環(huán)流動的第二循環(huán)泵。

在另一方面，本實用新型提供了一種用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括并聯(lián)的車載空調(diào)回路和動力設(shè)備冷卻回路；所述車載空調(diào)回路包括依次首尾相接的壓縮機、三通控制閥、第二冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器以及選擇性地連接到所述三通控制閥下游的第一冷凝器；所述動力設(shè)備冷卻回路包括依次首尾相接的動力總成、散熱器和所述第一冷凝器。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述三通控制閥能夠在第一通路與第二通路之間切換，當切換到所述第一通路時，所述第一冷凝器被接入所述車載空調(diào)回路中；當切換到所述第二通路時，所述第一冷凝器被從所述車載空調(diào)回路中去除。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括制冷風扇和制熱風扇，所述制冷風扇鄰近所述蒸發(fā)器設(shè)置，用于將所述蒸發(fā)器周圍的冷風吹向車內(nèi)的乘員艙或者吹向車外；所述制熱風扇鄰近所述第二冷凝器設(shè)置，用于將所述第二冷凝器周圍的熱風吹向車內(nèi)的乘員艙。

在上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述第一冷凝器是水液冷式冷凝器；并且/或者所述第二冷凝器是氣冷式冷凝器；并且/或者所述動力設(shè)備冷卻回路還包括鄰近所述散熱器設(shè)置的散熱器風扇，所述散熱器風扇用于增強所述散熱器內(nèi)部與外部的熱交換；并且/或者所述動力設(shè)備冷卻回路還包括用于使所述動力設(shè)備冷卻回路內(nèi)的冷卻液循環(huán)流動的第一循環(huán)泵；并且/或者所述車載空調(diào)回路還包括用于使所述車載空調(diào)回路內(nèi)的冷媒循環(huán)流動的第二循環(huán)泵。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案中，通過第一冷凝器將車載空調(diào)回路和動力設(shè)備冷卻回路并聯(lián)在一起，在熱泵空調(diào)系統(tǒng)給乘員艙加熱時，第一冷凝器從動力設(shè)備冷卻回路被去除，制冷風扇將蒸發(fā)器周圍的冷風吹向車外，車載空調(diào)回路中經(jīng)壓縮機液化的高溫高壓冷媒被輸送至第二冷凝器，并通過第二冷凝器將熱量傳導出去，由制熱風扇將第二冷凝器周圍的熱風吹向乘員艙，以此對乘員艙進行加熱；在熱泵空調(diào)系統(tǒng)給乘員艙制冷時，制熱風扇不工作，第一冷凝器接入動力設(shè)備冷卻回路，車載空調(diào)回路中經(jīng)壓縮機液化的高溫高壓冷媒被輸送至第一冷凝器，與動力設(shè)備冷卻回路中的冷卻液發(fā)生熱交換，變?yōu)榈蜏馗邏豪涿?，然后低溫高壓冷媒流?jīng)第二冷凝器，并由膨脹閥將其膨脹為低溫低壓冷媒，最后低溫低壓冷媒在流經(jīng)蒸發(fā)器時被汽化并吸收熱量，從而降低了蒸發(fā)器以及蒸發(fā)器周圍的溫度，此時制冷風扇將蒸發(fā)器周圍的冷風吹向乘員艙，以此對乘員艙進行制冷。在本實用新型的技術(shù)方案中，由于壓縮機的相變制熱效率遠大于電加熱器的制熱效率，并且由于冷媒與動力設(shè)備冷卻回路中的冷卻液在第一冷凝器處進行熱交換的效率遠高于其冷媒在第二冷凝器處與空氣之間進行熱交換的效率，以及動力設(shè)備冷卻回路中的散熱器的散熱功率遠大于車載空調(diào)回路中的第二冷凝器的散熱功率，所以，本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)無論在制熱模式中，還是在制冷模式中，都能夠有效降地低空調(diào)系統(tǒng)的功率損耗，進而增加電動汽車的續(xù)航里程。

附圖說明

圖1示出了本實用新型的用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的第一種實施方式的原理圖；

圖2是圖1中本實用新型的用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)采暖時的工作循環(huán)圖；

圖3是圖1中本實用新型的用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)制冷時的工作循環(huán)圖；

圖4示出了本實用新型的用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的第二種實施方式的原理圖。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本實用新型的優(yōu)選實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本實用新型的技術(shù)原理，并非旨在限制本實用新型的保護范圍。例如，雖然本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)是針對于電動汽車進行設(shè)計的，但是本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的使用不僅限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對其作出調(diào)整，以便適應具體的應用場合。

需要說明的是，在本實用新型的描述中，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方向或位置關(guān)系的術(shù)語是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，還需要說明的是，在本實用新型的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

如圖1所示，該圖示出了本實用新型的用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的第一種實施例。熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括車載空調(diào)回路（圖1中右側(cè)的回路）和動力設(shè)備冷卻回路（圖1中左側(cè)的回路）。車載空調(diào)回路包括依次首尾相接的壓縮機6、第一冷凝器7、第二冷凝器2、膨脹閥3和蒸發(fā)器5。優(yōu)選地，第一冷凝器7是液體冷凝器，例如水冷式冷凝器。動力設(shè)備冷卻回路包括依次首尾相接的動力總成、散熱器9和三通控制閥8以及選擇性地連接到三通控制閥8和動力總成之間的第一冷凝器7。三通控制閥8能夠在其右側(cè)的第一通路與其下側(cè)第二通路之間切換，當切換到第一通路時，第一冷凝器7被接入動力設(shè)備冷卻回路中；當切換到第二通路時，第一冷凝器7被旁通，即從動力設(shè)備冷卻回路中去除。熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括制熱風扇1和制冷風扇4，制熱風扇1設(shè)置在第二冷凝器2旁邊，用于將第二冷凝器2周圍的熱風吹向電動汽車的乘員艙內(nèi)；制冷風扇4設(shè)置在蒸發(fā)器5旁邊，用于將蒸發(fā)器5周圍的冷風吹向電動汽車的乘員艙內(nèi)或車外。

需要說明的是，車載空調(diào)回路中的冷媒是通過汽化吸熱和液化放熱的冷卻介質(zhì)，例如，該冷媒可以是氟利昂等。動力設(shè)備冷卻回路中的冷卻液優(yōu)選地是水，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以采用其他對動力設(shè)備冷卻回路中各組成部分不會造成腐蝕和損壞的冷卻液，例如液壓油。由此可見，第一冷凝器7是液冷式冷凝器，第二冷凝2是氣冷式冷凝器。

繼續(xù)參閱圖1，在熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作時，第二冷凝器2用于使冷媒和空氣進行熱交換，降低冷媒的溫度；膨脹閥3用于降低冷媒的壓力；蒸發(fā)器5用于使冷媒和空氣進行熱交換，降低空氣溫度并提高冷媒溫度；壓縮機6用于將冷媒由低壓壓縮為高壓；第一冷凝器7用于使冷卻液和冷媒進行熱交換，降低冷媒的溫度；三通控制閥8用于控制冷卻液的流向，并因此實現(xiàn)熱泵空調(diào)系統(tǒng)采暖模式和制冷模式的切換；散熱器9用于使冷卻液和空氣進行熱交換，降低冷卻液的溫度；動力總成可包括動力電池、驅(qū)動電機、電機控制器等。動力設(shè)備冷卻回路主要用于降低電動汽車行駛過程中動力總成產(chǎn)生的熱量，因此，散熱器9的散熱效率要遠遠大于第一冷凝器7和第二冷凝器2的散熱效率。

進一步，為了提高散熱器9的散熱效率，在其旁邊還設(shè)置有散熱器風扇（圖中未示出），用以將散熱器9周圍的熱風吹走；在動力設(shè)備冷卻回路中設(shè)置有第一循環(huán)泵（圖中未示出），用以使動力設(shè)備冷卻回路內(nèi)的冷卻液循環(huán)流動；在車載空調(diào)回路中設(shè)置有第二循環(huán)泵（圖中未示出），用以使車載空調(diào)回路內(nèi)的冷媒循環(huán)流動。

如圖2所示，該圖示出了本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的第一實施例在采暖時的工作循環(huán)。在本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)采暖時，三通控制閥8的下側(cè)端口被開啟，冷卻液不經(jīng)過第一冷凝器7，此時第一冷凝器7對車載空調(diào)回路不具備散熱功能，動力設(shè)備冷卻回路只對電動汽車的動力總成進行散熱、降溫。在車載空調(diào)回路中，制熱風扇1被開啟，經(jīng)過壓縮機6流出的高溫高壓冷媒在第二冷凝器2處散熱，制熱風扇4將第二冷凝器2周圍的熱風吹入乘員艙內(nèi)。然后，經(jīng)過第二冷凝器2的低溫高壓冷媒通過膨脹閥3變?yōu)榈蜏氐蛪豪涿?，當其流?jīng)蒸發(fā)器5時，在蒸發(fā)器5內(nèi)汽化蒸發(fā)并吸熱，此時，制冷風扇4將蒸發(fā)器5周圍的冷風吹向車外。通過制熱風扇4將第二冷凝器2周圍的熱風吹入乘員艙內(nèi)，制冷風扇4將蒸發(fā)器5周圍的冷風吹向車外，從而實現(xiàn)熱泵空調(diào)系統(tǒng)對乘員艙的加熱。

如圖3所示，該圖示出了本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的第一實施例在制冷時的工作循環(huán)。在本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)制冷時，三通控制閥8的右側(cè)端口被開啟，使冷卻液流經(jīng)第一冷凝器7，使其對車載空調(diào)回路起到散熱的功能。在車載空調(diào)回路中，制熱風扇1被關(guān)閉，經(jīng)過壓縮機6流出的高溫高壓冷媒在第一冷凝器7處與動力設(shè)備冷卻回路中的冷卻液進行熱交換并因此被降溫，然后低溫高壓冷媒直接穿過第二冷凝器2而不進行任何熱交換，接著低溫高壓冷媒通過膨脹閥3變?yōu)榈蜏氐蛪豪涿?，當其流?jīng)蒸發(fā)器5時，在蒸發(fā)器5內(nèi)汽化蒸發(fā)并吸熱，此時，制冷風扇4將蒸發(fā)器5周圍的冷風吹向乘員艙內(nèi)，從而實現(xiàn)乘員艙內(nèi)制冷。關(guān)于制冷風扇4，需要指出的是，其可以采用任何適當?shù)姆绞綄⒄舭l(fā)器5周圍的冷風吹向乘員艙內(nèi)或車外。例如，可以在制冷風扇4和蒸發(fā)器5處設(shè)置帶有換向閥的歧管來控制冷風流向乘員艙內(nèi)或流向車外。

如圖4所示，該圖示出了本實用新型的用于電動汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的第二種實施例。相對于第一種實施例，其將動力設(shè)備冷卻回路中的三通控制閥8設(shè)置在車載空調(diào)回路中的壓縮機6和第一冷凝器7之間，并且三通控制閥8的另一端選擇性地與第二冷凝器2連通。當熱泵空調(diào)系統(tǒng)對乘員艙加熱時，三通控制閥8的右側(cè)端口被打開，壓縮機6與第二冷凝器2連通，與第一冷凝器7斷開連接；當熱泵空調(diào)系統(tǒng)對乘員艙制冷時，三通控制閥8的上側(cè)端口被打開，壓縮機6與第一冷凝器7連通，此時制熱風扇1被停用。在本實施例中，除三通控制閥8外的其他元器件在熱泵空調(diào)系統(tǒng)對乘員艙的制冷和加熱時的協(xié)同動作與在第一實施例中相同，因而此處不再詳細描述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，制熱風扇1、制冷風扇4和散熱器9的數(shù)量并非僅限于圖1至圖4中所示，其數(shù)量還可以是多個，例如，兩個、五個等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)應用于電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且只需改變?nèi)刂崎y8的通斷即可實現(xiàn)采暖模式與制冷模式之間的切換。因此，本實用新型的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，不僅采暖性能和效率優(yōu)于傳統(tǒng)的加熱器，而且由于充分利用了電動汽車動力總成冷卻系統(tǒng)對空調(diào)冷媒進行降溫，使得整個空調(diào)系統(tǒng)的功耗非常小，大大地提升了電動汽車的續(xù)航里程。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本實用新型的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本實用新型的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本實用新型的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。